Plataforma web para sistemas de informação geoespacial (SIG): aplicações no projeto
GeoDegrade.
Gustavo Bayma-Silva1
Sandra Furlan Nogueira1
Debora Pignatari Drucker1
Gustavo Rezende Siqueira2
Rodolfo Maciel Fernandes3
Davi de Oliveira Custódio1
Samantha Vanessa Alves Alvarenga1,4
1
Embrapa Monitoramento por Satélite
Av. Soldado Passarinho, 303 - 13070-115- Campinas - SP, Brasil.
{gustavo.bayma; sandra.nogueira; debora.drucker; davi.custodio} @embrapa.br
2
Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA) – Polo Regional Alta Mogiana
Av. Rui Barbosa, s/nº - 35 –Colina – SP, Brasil.
3
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – UNESP Jaboticabal
Via de Acesso Prof.Paulo Donato Castellane s/n - 14884-900 - Jaboticabal, SP
4
Universidade Estadual de Campinas
R. João Pandiá Calógeras, 51 - 13083-870 - Campinas – SP, Brasil
Abstract. The growing data generation and storage capacity is a consequence of the increased computational
resources available to users from various sectors, including remote sensing. The massive geospatial data
production entails the necessity of data exchenge between users. The GeoDegrade project aims on developing
methodologies for identification and monitoring levels of degradation in grassland biomes of the Amazon,
Cerrado and Atlantic Forest. At initial stages, GeoDegrade Project information organization was held in an
ArcGIS environment, organizing the data into geodatabases. However, the need for geospatial data sharing
among project members demanded a complimentary solution to facilitate information access. This paper aims to
demonstrate the potential of the the GeoInfo digital repository platform for managing and sharing geospatial
information generated by the GeoDegrade Project. The platform is based on free and open source software
(FOSS) and facilitates geospatial data creation, sharing and collaborative use. It is based on GeoServer, Django
and GeoExt, providing a web platform that enables spatial data exploration and analysis, contributing to dynamic
data sharing among users. The GeoInfo digital repository, through web mapping, proved efficient in geospatial
information sharing, allowing, for example, a manager of an experimental area to view the information gathered
on his experimental farm, helping on its management.
Palavras-chave: pasture, managing, geospatial data, pastagem, gerenciamento, dados geoespaciais.
1. Introdução
A crescente capacidade de geração e armazenamento de dados é consequência do
aumento do aporte computacional disponível para usuários dos mais diversos segmentos,
entre eles o de sensoriamento remoto, geoprocessamento e áreas correlatas. A NASA possui
em seu sistema de gerenciamento de dados (Earth Observing System Data and Information
System - EOSDIS) aproximadamente três petabytes de informações acessadas por diversos
usuários, entre instituições científicas, governamentais e de ensino. Paralelamente a esta nova
conjuntura, uma nova política de distribuição tem se configurado com vistas à distribuição
gratuita de informações geoespaciais (Behnke et al., 2005).
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A produção de dados geoespaciais em massa acarreta na necessidade da
interoperabilidade dos dados, ou seja, dados produzidos em projetos diferentes tenham
formatos padronizados os quais possam ser intercambiados entre usuários. A
interoperabilidade presa que os produtores dos dados se certifiquem que seus dados de saída
(outputs) serão acessíveis e compreensíveis para potenciais usuários (Yuan et al., 1999). Em
Sistemas de Informação Geográfica (SIG) estas preocupações ocorrem desde o final da
década de 1970, onde eram factíveis os problemas de incompatibilidade entre ambientes
computacionais devido à complexidade da modelagem da informação geográfica.
Interoperabilidade é a capacidade de compartilhar e trocar informações e processos entre
ambientes computacionais heterogêneos, autônomos e distribuídos (Sondheim et. al, 1999).
Algumas iniciativas do compartilhamento de informações compiladas em bases de dados
centrais podem ser consideradas, como Coyne e Godey (2005) que desenvolveram o Satellite
Tracking and Analysis Tool (STAT) com objetivo de gerenciar, analisar e integrar dados de
telemetria (rastreamento) de animais marinhos, obtidos no sistema Argos, com bases de
informações ambientais. Agosto et. al (2011) desenvolveram um sistema de alertas de
enchentes com arquitetura Free and Open Source Software (FOSS). Crétaux et. al (2011)
criaram uma base de dados para monitoramento em tempo quase real do nível e
armazenamento de água em reservatórios. O acesso das informações compiladas na base de
dados SOLS/HYDROLARE dos reservatórios ocorre por meio de uma página na web, onde,
além dos dados hidrológicos, podem ser acessadas imagens de satélite possibilitando a
integração dos dados em escalas diferentes (in situ e satélites). Lutchman e Hoisen (2013)
propuseram uma plataforma livre (Real-Time Open Data Repository – RTOD) que tornasse
acessível dados de múltiplas fontes e formatos. O sistema foi dividido em três componentes:
fonte de dados; repositório RTOD; e os desenvolvedores, que geram as aplicações para web e
telefonia móvel.
No contexto nacional, a necessidade de implantação de um ambiente seguro para o
gerenciamento e a organização dos dados espaciais gerados por instituições de governo levou
à construção da Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE), que conta com a
Comissão Nacional de Cartografia (CONCAR) em seu mecanismo de gestão. A INDE foi
instituída pelo decreto n° 6.666, de 27/11/2008, e é definida como um conjunto integrado de
tecnologias, políticas, padrões, mecanismos de coordenação, monitoramento e acordos
necessários para facilitar e ordenar a geração, o armazenamento, o acesso, o
compartilhamento, a disseminação e o uso dos dados geoespaciais de origem federal, estadual,
distrital e municipal. Devido à importância da temática da organização e preservação da
geoinformação, a Embrapa deu início ao processo de adesão à INDE em 2013. A estratégia
adotada foi a construção da Infraestrutura de Dados Espaciais da Embrapa (IDE-Embrapa), a
qual integrará a INDE. Para viabilizar a catalogação de dados e metadados geoespaciais de
acordo com as normas da INDE, foi implementado o repositório digital GeoInfo na Embrapa
Monitoramento por Satélite.
O projeto “Desenvolvimento de geotecnologias para identificação e monitoramento de
níveis de degradação em pastagens - GeoDegrade” tem como objetivo principal desenvolver
metodologias para a identificação e o monitoramento de níveis de degradação em pastagens
dos biomas Amazônia, Cerrado e Mata Atlântica (Nogueira et al, 2013). O presente
documento tem como objetivo a demonstrar o potencial do repositório digital GeoInfo no
gerenciamento e compartilhamento de informações geoespaciais do projeto Geodegrade.
2. Materiais e Métodos
As áreas de estudo do projeto Geodegrade localizam-se em três biomas: Amazônia,
Cerrado e Mata Atlântica, conforme ilustrado na Figura 1 (Nogueira et al., 2013). Na
Amazônia, as áreas de pastagens avaliadas encontram-se distribuídas na região dos
municípios de Altamira, Belém, Castanhal, Marabá e Paragominas, todos no estado do Pará.
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No bioma Cerrado, as pastagens foram avaliadas em fazendas localizadas nos municípios de
Aquidauana-MS, Ribas do Rio Pardo-MS, Colina-SP, São Carlos-SP, Sertãozinho-SP e 50
pontos distribuídos no estado de Goiás. Na Mata Atlântica, as áreas se localizam em
Andradina-SP, Pindamonhangaba-SP e Nova Odessa-SP.
Os dados do projeto foram divididos em dados primários, com o limite das áreas de
estudo, a localização dos transectos instalados em campo, coordenadas dos pontos de coletas
de biomassa, localização das fotografias dos pastos avaliados e fichas de caracterização das
pastagens (Nogueira et. al, 2012). Os dados secundários foram obtidos de levantamento
prévio de dados geoespaciais em meio digital ou impresso; os dados terciários foram obtidos
de imagens de sensores a bordo de satélites orbitais e seus produtos derivados. Como
produtos originados das imagens orbitais podem ser citados o mapeamento da estimativa de
biomassa vegetal e imagens-fração obtidas do modelo linear de mistura espectral.
Figura 1. Localização das áreas de estudo do projeto Geodegrade
O repositório digital GeoInfo foi implementado com ferramentas livres de código aberto
(FOSS) facilitando a criação, compartilhamento e utilização colaborativa de dados
geoespaciais (Drucker et al., 2013). Baseado na ferramenta GeoNode (GeoNode, 2014),
contribui no desenvolvimento de uma infraestrutura de dados geoespaciais por meio da
integração de ferramentas sociais e cartográficas robustas. Baseia-se em GeoServer, Django e
GeoExt que possibilitam uma plataforma web de visualização e análise espacial sofisticada,
contribuindo para o rápido compartilhamento. Usuários podem adicionar dados, ou usar os
que estiverem disponíveis, para construir um WebGIS personalizado em forma de mapas.
Integra um banco de dados geoespacial com o servidor de geoserviços Geoserver (GeoServer,
2013) juntamente com o SGDB (Sistema Gerenciador de Banco de Dados) PostgreSQL e a
extensão espacial PostGIS como Geodatabase que viabilizam a gestão de dados geográficos e
também a catalogação de metadados. Permite visualizar, exportar, salvar e imprimir mapas
com camadas e estilos personalizados (Pickle, 2010).
No menu é possível observar as seguintes opções: “Início”, para acesso à página inicial;
“Camadas”, onde são acessados os dados geoespaciais; “Mapas”, que são conjuntos de
camadas integradas; “Documentos”, conjunto de documentos relacionados aos dados;
“Pessoas”, perfis registrados; e “Pesquisar”, com ferramentas de busca (Figura 2).
A primeira etapa da criação de mapas consiste no carregamento dos arquivos, formato
vetorial ou raster, no repositório de dados em “Camadas”. Atualmente são aceitos arquivos
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raster em até oito bits e tamanho máximo de aproximadamente 500 GB. Nota-se que, nesta
etapa, o usuário pode configurar as permissões de acesso e download, além de permitir quais
usuários poderão editar e gerenciar a informação inserida no repositório de dados (Figura 3a).
Na sequência podem ser preenchidos os metadados das informações inseridas, como título do
plano de informação, resumo, palavras-chave, idioma, autor dos metadados, entre outras
informações importantes para assegurar a descrição e permitir a interpretação dos dados
(Figura 3b).
Na sequência pode ser personalizado o estilo (layout) da informação compartilhada, como
a cor e espessura da linha, cor de preenchimento, atribuir rótulo a partir de informações da
tabela de atributos (Figura 3c). O estilo também pode ser definido quando o usuário faz o
upload do vetor ou raster por meio de um arquivo SLD (Styled Layer Descriptor). A última
etapa consiste na elaboração do mapa na opção “Mapas” através da ferramenta “Add Layers”,
onde é possível integrar camadas inseridas no repositório (Figura 3d).
Figura 2. Menu do repositório digital GeoInfo.
(a) (b)
(c) (d)
Figura 3. Etapas para criação de mapas em ambiente GeoNode no repositório digital GeoInfo:
a) inserção de dados; b) catalogação de metadados; c) edição dos estilos dos planos de
informação; e d) criação de mapas.
3. Resultados e Discussão
Os mapas correspondem às informações obtidas das áreas dos campos experimentais
localizados nos estados do Mato Grosso do Sul e São Paulo durante as campanhas de campo
ocorridas entre 2011 e 2014. Serão detalhadas neste trabalho as informações levantadas para o
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Polo Regional Alta Mogiana gerenciado pelo Instituto de Zootecnia do Estado de São Paulo,
em Colina-SP (Tabela 1) (Figuras 4 a 6).
Tabela 1. Dados referentes à área experimental Polo Regional Alta Mogiana.
Plano de Informação Dado Fonte Ano Escala/
Corpos d'água Secundário IGC* 1976 1:10.000
Curvas de Nível Secundário IGC* 1976 1:10.000
Declividade Secundário IGC* 1976 1:10.000
Divisão interna do campo experimental Primário IZ** - 1:10.000
Drenagem Secundário IGC* 1976 1:10.000
Perímetro do campo experimental Primário IZ** - 1:10.000
Pontos Cotados Secundário IGC* 1976 1:10.000
Pontos de coleta (avaliação da pastagem) Primário Geodegrade 2011 1:1
Solos Secundário IAC* 1999 1:500.000
Uso e cobertura da terra Secundário IZ** 2014 1:10.000 *IGC - Instituto Geográfico e Cartográfico do Estado de São Paulo; ** Instituto de Zootecnia do Estado de São Paulo.
Figura 4. Interface das legendas dos planos de informação inseridos no mapa elaborado no
repositório digital GeoInfo.
Os dados de caracterização das pastagens foram obtidos in situ e digitalizados de forma a
possibilitar a associação das informações de cada ponto avaliado com o plano de informação,
no formato shapefile dos transectos. Na Figura 5 é possível observar a distribuição dos pontos
avaliados e a consulta na tabela de atributos dos diferentes planos de informação. A
organização dos dados na plataforma GeoInfo permitiu a sobreposição dos planos de
informação adquiridos, como os exemplos na Figura 6 e 7.
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(a) (b)
(c) (d)
Figura 5. Visualização da tabela de atributos da avaliação da pastagem (a), declividade (b),
uso e cobertura do solo (c) e tipo de solo (d).
(a) (b)
Figura 6. Exemplos de sobreposição dos planos de informação das divisões internas (a) e de
declividade (b), adquiridos da área de estudo localizada em Colina-SP.
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(c) (d)
Figura 7. Exemplos de sobreposição dos planos de informação do uso e cobertura da terra (a)
e de solos (b), adquiridos da área de estudo localizada em Colina-SP.
4. Conclusões
No início do projeto, em 2011, o desafio era procurar uma forma robusta e confiável de
gerenciamento e compartilhamento das informações primárias levantadas e as derivadas pelos
diferentes métodos propostos. Inicialmente optou-se pela organização utilizando geodatabase,
como descrito por Silva et al. (2013). Porém, esta plataforma não permitia o acesso de
colaboradores fora das dependências da Embrapa Monitoramento de Satélite. Esta etapa
consistiu no compartilhamento das informações de forma eficiente com colaboradores de
outras unidades da Embrapa e instituições, como a Agência Paulista de Tecnologia dos
Agronegócios (APTA-SP), Instituto de Zootecnia (IZ-SP), CIRAD, INPE, Museu Emilio
Goeldi, entre outros. O repositório digital GeoInfo, por meio da elaboração de mapas na web,
permite que um gerente da uma fazenda de pesquisa ou propriedade particular visualize online
as bases de informações geoespaciais da área em questão, auxiliando-o no gerenciamento do
uso da terra.
Agradecimentos
Os autores agradecem aos projetos: “Desenvolvimento de geotecnologias para
identificação e monitoramento de níveis de degradação em pastagens – Geodegrade” (SEG
Embrapa - 02.10.06.011.00.00) e “Modelo de Gestão da Informação Geoespacial da Embrapa
- GeoInfo (SEG Embrapa - 05.11.11.009.00.00).
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